CN209672043U - 内胆悬浮式低温液体存储及运输容器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种绝热容器，尤其是涉及低温液体存储及运输容器。内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，包括外胆、内胆；所述内、外胆之间形成真空腔体；所述真空腔体内部设有若干超导磁悬浮单元和可移动刚性支撑装置，所述的可移动刚性支撑装置的布置位置高于下部的超导磁悬浮单元，用于实现内、外胆之间刚性接触和磁悬浮的转变。与现有技术相比，本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，悬浮的内胆可有效减少热桥，减少储罐热传导漏热，提高低温液体的存储时间并降低由于泄露导致的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种绝热容器，尤其是涉及低温液体存储及运输容器。
背景技术
液氢、液氮、LNG等低温液体的生产、贮存、运输都离不开具有优良保冷绝热性能的低温贮罐。低温液体储罐作为低温液体的储存设备，能否安全可靠运行不仅与储罐本身的强度有关，同样与罐体的漏热量有关。漏热会导致低温液体存储时间短，且增加由于泄露导致的安全隐患。因此，漏热量的大小是衡量低温液体储罐的重要指标。目前的低温液化气体存储及运输罐体普遍使用双层结构，内外胆间抽成真空，外胆和内胆间设置机械支撑系统约束内胆和外胆的相对位移。其漏热形式有热传导、热对流、热辐射，其中机械支撑系统的热传导占重要部分。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种内胆悬浮式的低温液化气存储及运输容器，其利用高温超导磁悬浮的非接触自稳定支撑系统代替传统的机械支撑，从而可减少罐体的热传导漏热，提高低温液体的存储时间。
本实用新型实现其目的采用的技术方案是：内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，包括外胆、内胆；所述内、外胆之间形成真空腔体；所述真空腔体内部设有若干超导磁悬浮单元和可移动刚性支撑装置，所述的可移动刚性支撑装置的布置位置高于下部的超导磁悬浮单元，用于实现内、外胆之间刚性接触和磁悬浮的转变。
进一步的，所述的磁悬浮单元包括永磁体和超导体，所述永磁体固定在外胆内壁上；所述超导体固定在内胆外壁上，与永磁体相对。
进一步的，所述的永磁体通过弹簧及阻尼装置安装于外胆上。
进一步的，所述的超导磁悬浮单元的布置采用轴对称场和平移对称场组合方式。
进一步的，容器左前第一超导磁悬浮单元采用轴对称场，左侧其他超导磁悬浮单元采用可前后移动的平移对称场；容器右前第一超导磁悬浮单元采用采用可左右移动的平移对称场，右侧其他超导磁悬浮单元采用可前后移动的平移对称场。
进一步的，所述的可移动刚性支撑装置包括导向管,所述的导向管与内胆的外壁连为一体，在所述导向管内部设有拉杆；所述拉杆一端与导向管固定，另一端伸出导向管的端部，与杠杆铰接，所述杠杆的下端安装滚轮，所述滚轮的下方设有斜楔；所述滚轮可在斜楔的斜面上运动。
进一步的，所述的拉杆由具有遇冷收缩特性的材料制成，所述拉杆的收缩变形比内胆的收缩变形大。
进一步的，所述的所述的杠杆中部通过销轴和内胆连接，其可绕销轴旋转。
进一步的，所述的斜楔的斜面为平面或者曲面。
进一步的，所述的导管内对称设置两个拉杆，两个拉杆的其中一端与导管的中部固定，另一端与杠杆铰接。
本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，利用高温超导磁悬浮的非接触自稳定支撑系统代替传统的机械支撑，当容有低温液体时，永磁体及超导体之间的电磁感应力和磁通钉扎力对内、外胆起到良好的非接触自稳定悬浮约束支撑效果。与现有技术相比，悬浮的内胆可有效减少热桥，减少储罐热传导漏热，提高低温液体的存储时间并降低由于泄露导致的安全隐患。
附图说明
图1是本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器内部结构示意图；
图2是图1中A-A向剖视图；
图3是图1中B-B向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器做详细的阐述和说明。
如图1所示，本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，容器本体由外胆1、内胆2组成。外胆1和内胆2之间形成真空腔体。内胆2为不导磁材料，在其外壁上，除布置传统的绝热材料外，还主要的在其下部及上部个别位置通过热传导率较高的结构固定有若干离散的超导体3，超导体3与内胆2具有良好的热接触。在外胆1内壁上，和超导体3对应位置，布置有永磁体4。永磁体4与超导体3形成超导磁悬浮单元。
如图2、3所示，在内、外胆之间的真空腔体内，左右两侧对称设有可移动刚性支撑装置，该可移动刚性支撑装置包括内胆2上布置的导向管6、设置在导向管6内部的拉杆7、与拉杆7一端铰接的杠杆9、杠杆9下端安装的滚轮8，以及滚轮8下方设置的斜楔5。上述结构共同构成了内胆的定位支撑结构，用于实现内、外胆之间刚性接触和悬浮转变，该可移动刚性支撑装置的布置位置高于下部主要承载超导磁浮单元。
导向管6和内胆2连接为一体，并与内胆有良好的热接触，导向管6的两端开口，其内腔和真空腔相通。拉杆7由遇冷收缩变形比内胆2变形大的材料制成，其一端和导向管刚性固定，另一端与杠杆9铰接。杠杆9中部通过销轴10和内胆2连接，其可绕销轴旋转，杠杆9的下端部通过转轴和滚轮8连接；滚轮8可绕杠杆上的转轴转动。在导向管6的两端与内胆2外壁之间设有一定宽度的区间，杠杆9和铰接结构位于该区间内，该区间的宽度应当满足拉杆7形变时，驱动杠杆9转动不受限制，从而实现滚轮8与斜楔5的分离与接触。
作为本实用新型的一种优选方式，导向管6内部设有两个拉杆7，两个拉杆对称设置，两个拉杆的一端分别与导向管6中部刚性固定，如图1中固定点12所示。另一端分别通过铰接轴11与杠杆9连接，整个支撑装置为一个对称结构。滚轮8下方的两个斜楔5相对设置，即两个斜楔的斜面方向相反。根据实际需要，斜楔5的斜面可以设计为平面，也可以设计成曲面。同时，内、外胆间有柔性管道13连接用于充装和排空液体等。
本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，充装低温液体时，液面达到下部超导体时，下部超导体由内胆直接传导冷却，达到超导温度，超导体进入超导态。液面达到可移动刚性支撑装置时，拉杆遇冷收缩形变达到最大，拉杆驱动杠杆及滚轮绕设置于内胆的销轴转动上行，滚轮与斜楔分开，内胆下落，由于重力与超导磁浮单元产生的磁力平衡，使内胆悬浮起来。当液面到达上部个别超导体后，其相应进入超导态，当内胆处于理想位置时，上部超导体无电磁感应力，只有当内胆偏离时，才产生电磁力，以提高内胆稳定性。当出现热罐时，拉杆遇热膨胀，驱动杠杆及滚轮绕设置于内胆的销轴转动下行，滚轮与斜楔接触，而起到对内胆的刚性支撑作用。
本实用新型的超导磁悬浮单元的总体布置采用轴对称场和平移对称场组合方式，从而使内胆形成简支，减少内胆因为低温收缩而受载。（关于轴对称场，主要应用与磁悬浮轴承及飞轮储能方面，请参照肖立业等的论文《YBCO超导体的电工应用研究进展》，给出了几种磁场布置方式；关于平移对称场，主要用于磁浮列车方面，请参照叶新羽的论文《高温超导磁悬浮在轨道交通中的研究和应用》，给出了三种磁场布置方式。）总体布置方式比方：容器左前第一超导磁悬浮单元采用轴对称场，左侧其他超导磁悬浮单元采用可前后移动的平移对称场；容器右前第一超导磁悬浮单元采用采用可左右移动的平移对称场，右侧其他超导磁悬浮单元采用可前后移动的平移对称场。
本实用新型的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，应用场景：
对用于液氢（沸点：22K）、液氮（沸点：77K）存储的储罐可采用YBa2Cu3O7（YBCO，临界温度：92K）或Bi2Sr2Ca2Cu3O10（BSCCO，临界温度：110K）作为超导体。
对于LNG（沸点：111K）存储及运输的储罐可采用Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O127（临界温度：138K）等作为超导体。
Claims (10)
1.内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，包括外胆、内胆；所述内、外胆之间形成真空腔体；其特征在于：所述真空腔体内部设有若干超导磁悬浮单元和可移动刚性支撑装置；所述的可移动刚性支撑装置的布置位置高于下部的超导磁悬浮单元，用于实现内、外胆之间刚性接触和磁悬浮的转变。
2.根据权利要求1所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的磁悬浮单元包括永磁体和超导体，所述永磁体固定在外胆内壁上；所述超导体固定在内胆外壁上，与永磁体相对。
3.根据权利要求2所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的永磁体通过弹簧及阻尼装置安装于外胆上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的超导磁悬浮单元的布置采用轴对称场和平移对称场组合方式。
5.根据权利要求4所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：容器左前第一超导磁悬浮单元采用轴对称场，左侧其他超导磁悬浮单元采用可前后移动的平移对称场；容器右前第一超导磁悬浮单元采用采用可左右移动的平移对称场，右侧其他超导磁悬浮单元采用可前后移动的平移对称场。
6.根据权利要求1所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的可移动刚性支撑装置包括导向管,所述的导向管与内胆的外壁连为一体，在所述导向管内部设有拉杆；所述拉杆一端与导向管固定，另一端伸出导向管的端部，与杠杆铰接，所述杠杆的下端安装滚轮，所述滚轮的下方设有斜楔；所述滚轮可在斜楔的斜面上运动。
7.根据权利要求6所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的拉杆由具有遇冷收缩特性的材料制成，所述拉杆的收缩变形比内胆的收缩变形大。
8.根据权利要求7所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的杠杆中部通过销轴和内胆连接，其可绕销轴旋转。
9.根据权利要求8所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述斜楔的斜面为平面或者曲面。
10.根据权利要求6-9任一项所述的内胆悬浮式低温液体存储及运输容器，其特征在于：所述的导向管内对称设置两个拉杆，两个拉杆的其中一端与导管的中部固定，另一端与杠杆铰接。
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| CN109681771A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-26 | 青岛凯迪力学应用研究所有限公司 | 内胆悬浮式低温液体存储及运输容器 |
| WO2023110354A1 (de) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Festo Se & Co. Kg | Isoliereinrichtung sowie verfahren zur herstellung einer isoliereinrichtung |
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2019
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| CN109681771B (zh) * | 2019-01-18 | 2023-10-03 | 青岛凯迪力学应用研究所有限公司 | 内胆悬浮式低温液体存储及运输容器 |
| WO2023110354A1 (de) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Festo Se & Co. Kg | Isoliereinrichtung sowie verfahren zur herstellung einer isoliereinrichtung |
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